5.1. Характер расположения пьезометрических линий в водопроводной системе

Помимо взаимосвязи режима работы сооружений и их расходов существует взаимосвязь между напорами, создаваемыми в системе. К системе водоснабжения предъявляются требования не только в отношении подачи воды потребителям в необходимых количествах, но и в отношении величин напоров, которые должны быть обеспечены в точках отбора. Напор, развиваемый насосной станцией, должен быть достаточным для преодоления потерь напора при движении воды по водоводам и линиям сети, а также для подъема воды до наивысшей точки ее отбора и излива.

Понятие о требуемом свободном напоре, определение его расчетной величины

Напор, необходимый в узлах сети для снабжения водой потребителей, обычно называется требуемым свободным напором. СНиП 2.04.02-84 регламентирует величины требуемого свободного напора в зависимости от этажности зданий. Минимальный свободный напор в сети водопровода в населенном пункте при максимальном хозяйственно-питьевом водопотреблении на вводе в здание (над поверхностью земли) при одноэтажной застройке принимается равным не менее 10 м, при большей этажности – на каждый последующий этаж добавляется 4 м.

Диктующая точка на сети, ее месторасположение

Связь между напорами для схемы водоснабжения, показанной на рис. 2.2 на момент максимального водопотребления представлена на рис 2.3. Она определяется пьезометрическими линиями, которые отражают падение напора в сети при движении воды от источника водоснабжения до ее точек, наиболее неблагоприятно расположенных в отношении обеспечения свободных напоров. Чаще всего в число наиболее неблагоприятных точек попадают те, которые имеют наибольшие геодезические отметки и наиболее удалены от водонапорной башни (при условии одинаковой этажности застройки). Они называются «критическими» или диктующими точками (точка а на рис. 2.3). В них будут самые низкие пьезометрические напоры и самые малые свободные напоры.

Рис. 2.3.Схема взаимосвязи между напорами в системе водоснабжения с башней в начале сети

Определение высоты водонапорной башни и требуемого напора насосов

Пьезометрический напор представляет собой сумму геодезической отметки рассматриваемой точки и величины свободного напора в ней. Если за диктующую точку принять точку а, имеющую наибольшую геодезическую отметку z, то требуемый свободный напор в ней будет равен z + Н_св., где Н_св. – требуемый свободный напор. Пьезометрическая линия а₁ б₁ характеризует падение напора в сети в момент максимального водопотребления. Высота водонапорной башни Н_б. должна быть такой, чтобы в час максимального водопотребления в точке а обеспечивался напор Н_св.

Связь между напорами в точках б и а определяется уравнением:

z_б. + Н_б. = z + Н_св. + ∑ h,

где z_б. – отметка земли в месте расположения башни;

∑ h – потери напора на участках сети от башни до диктующей точки.

Пользуясь этим уравнением, можно определить высоту водонапорной башни:

Н_б. = Н_св. + ∑ h – (z_б. – z).

С изменением водопотребления и степени заполнения бака водонапорной башни положение пьезометрической линии будет меняться. При уменьшении водопотребления потери напора будут уменьшаться. В результате этого пьезометрическая линия будет иметь меньший уклон и поворачиваться вокруг точек б₁ и б₂ или в их промежуточных положениях. При прекращении отбора воды из сети пьезометрическая линия займет горизонтальное положение, отвечающее максимальному значению свободного напора.

Исходя из условий эксплуатации и класса прочности труб, применяемых в системах водоснабжения, величина максимального свободного напора в соответствии с требованиями СНиП ограничивается 60м.

Напор, развиваемый насосной станцией 2-го подъема, определяется из условия возможности подачи воды на отметку максимального уровня воды в баке водонапорной башни:

Н_н. = (z_б. – z_н.) + (Н_б. + Н_о.) + h_в.,

где z_н. – отметка уровня воды в резервуаре;

Н_б. – расчетная высота бака башни;

h_в. – потери напора в напорных и всасывающих трубопроводах насосной станции, включая потери в коммуникациях.

Определение требуемого напора насосов

Требуемый напор насосной станции второго подъема может быть определен по пьезометрическому графику как разность отметки пьезометрического напора в месте расположения насосной станции и минимальной отметки воды в резервуаре. При этом необходимо дополнительно учесть потери напора во всасывающей линии насосной станции, а также потери напора во внутренних коммуникациях, которые ориентировочно можно принять равными 2 – 2,5 м.